Odsolovací úpravna mořské vody fungující na principu reverzní osmózy se nachází v jihovýchodní části Queenslandu, blízko města Gold Coast. Začala fungovat v únoru 2009 a oficiálně byla převzata tamější vládou v říjnu 2010. Tento projekt si vyžádal investice v hodnotě 1,18 miliard dolarů. Její maximální denní produkce odpovídá 133 milionům litrů vody za den, což může posloužit asi 665 tisícům obyvatel, přičemž ji lze provozovat pro výrobu pouze třetinového, respektive dvoutřetinového množství. Pro pokrytí požadované potřeby obyvatel a udržení stávající kvality vody ovšem pracuje v režimu 66 % své kapacity. V roce 2009 byla označena Global Water Intelligence za odsolovací membránovou úpravnu roku, a to celosvětově. Podnětem výstavby takovéhoto díla bylo nejhorší sucho v oblasti South East Quennslandu za celou dobu historie státu, jež bylo navíc podpořeno podprůměnými srážkovými úhrny posledních šesti let. Tento fakt tedy vedl vládu Queenslandu k rozvaze o zdroji vody nezávislém na klimatu.
Voda se na úpravnu přivádí z odběrného objektu umístěného na dně moře betonovým potrubím o průměru 2,8 metru skrze 2,2 km dlouhý tunel ražený ve skalním podloží 70 m hluboko. Vtokový objekt tvaru houby je osazen hrubými česlemi a voda do něj proudí rychlostí 0,5 m·s-1. Aby se předešlo vzniku biologického povlaku na povrchu potrubí, je mořská voda každý den asi hodinu chlorována. Po přivedení z moře se nejprve procedí skrze třímilimetrové rotační bubnové síto, kde se mimo jemného materiálu odstraní i řasy. Tyto jsou potom odvezeny na skládku.
Následuje předčištění, jež spočívá v dávkování koagulantu. Tomu ovšem předchází úprava pH, které se snižuje pomocí kyseliny sírové (sulphuric acid). Následně se přidává síran železitý (ferric sulphate) a polymery. Vše je promícháváno ve čtyřech mísičích, odkud potom putuje voda do 18 usazovacích nádrží, kde je filtrována 80cm vrstvou aktivního uhlí a skrze stejnou tloušťku vrstvy písku. Díky tomuto procesu se odstranily shluklé částice, poklesl zákal a snížil se tzv. silt density index (SDI) vyjadřující de facto množství částic ve vodě, což má samozřejmě podstatný vliv na zanášení membrán. Mořská voda tedy pokračuje k procesu reverzní osmózy pouze v případě, že hodnoty zákalu jsou nižší než 0,2NTU a SDI nižší než 4. Filtry se perou vodou a vzduchem každých 40 hodin, případně podle potřeby častěji. Vyčištěná prací voda se vrací zpět do moře.
Ještě než dojde k čerpání na membrány reverzní osmózy, protéká voda skrz kazetové filtry odstraňující jemné částice větší než 5 mikrometrů. S využitím vysokotlakých čerpadel o výkonu 4,5 MW lze při tlaku 55 bar (5,5 MPa) konečně profiltrovat mořskou vodu membránami. Jelikož se jedná o velice energeticky náročný proces, byl zde využit systém znovuvyužití energie Dual Work Exchange Energy Recovery (DWEER).
Obr. 1: Systém DWEER – fáze 1 (Flowserve‚ n.d.)
Obr. 2: Systém DWEER – fáze 2 (Flowserve‚ n.d.)
Tento systém funguje na základě využití slané vody z prvního průchodu procesem reverzní osmózy, jež má stále ještě poměrně dost ze svého původního tlaku, který se využije k pohonu systému pístů v nádobách. Odpadní slaná voda z membrán o velkém tlaku (High Pressure Brine) tlačí mořskou vodu z nádoby na membrány (High Pressure Seawater). Odpadní slaná voda (solanka) tak ztratí svůj tlak (Low Pressure Brine) a je ze systému odváděna vytlačováním mořskou vodou přitékající z předchozí úpravy (Low Pressure Seawater), jak lze vidět na obrázku (Obr. 1). Celý proces se opakuje, ale v opačných nádobách (viz Obr. 2) a jeden takový cyklus trvá asi 12 vteřin. Ve výsledku protéká skrze vysokotlaká čerpadla jen 45 % filtrované vody, zbylých 55 % je poháněno právě pomocí DWEER systému. Přínosem je úspora 94 % energie, která by jinak byla ztracena. Problémem ovšem zůstává míšení různě slaných vod v systému, průsaky a nebezpečí koroze vlivem vysoké salinity a tlaků.
Samotná reverzní osmóza funguje tak, že mořská voda je protlačována skrz tisíce tlakových nádob obsahujících polopropustné membrány. Ty jsou uzavřené ze tří stran a tvoří tak jakýsi pytlík. Voda teče skrze vnější stranu dovnitř těchto membránových pytlíků, odtud je odváděna hlavní sběrnou trubicí k dalšímu procesu úpravy, je označována jako permeát (permeate). Část, jež neprojde membránou, je v obrázcích (Obr. 1 a Obr. 2) nazývána brine neboli solanka, ta je využívána právě systémem DWEER. První filtrace obsahuje 1674 tlakových nádob s membránami, druhá pak jen 432.
Jedním z posledních kroků je remineralizace a zabezpečení. Přidává se chlor, fluorid, oxid uhličitý a vápník (ve formě vápna). Fluorid je přidáván v souladu s vládním plánem na zlepšení zdraví zubů.
Ze zpracované mořské vody je tedy získáno pouze 40 % vody pitné, ta je čerpána do nádrží, které lze při maximálním výkonu úpravny naplnit již za 5 hodin. Obvykle ale bývají plné jen z 80 %. Odsolená voda je nakonec čerpána do nádrže Robina reservoir na Clover Hill, kde je smísena s upravenou vodou z přehrady Hinze Dam. Odtud zásobuje hlavně jižní část vodovodní sítě South East Queenslandu (South East Queensland Water Grid), což zahrnuje velkou část Gold Coastu. Mimo jiné je voda také čerpána do Brisbane (skrz Southern Regional Water Pipeline).
Voda z praní filtrů a kaly z usazovacích nádrží obsahující koagulanty a jemné částice kalů jsou zahušťovány v zahušťovacích nádržích a následně potom v odstředivkách. Čistá voda putuje zpět do moře, odpad na skládku.
Do moře se vypouští 60 % množství upravované vody. Přebytečná solanka je velmi čistá, ale zároveň nemůže být díky své salinitě vypouštěna v jednom místě. Její slanost je oproti mořské vodě dvojnásobná. Vrací se tak do oceánu pomocí 200 m dlouhého perforovaného potrubí v hloubce asi 19 m, vzdáleného jeden kilometr od pobřeží, takže mísící zóna se rozkládá na ploše asi osmi fotbalových hřišť. Dopad vypouštění solanky na mořský život je samozřejmě pečlivě monitorován a lze říci, že od roku 2009, kdy byla úpravna otevřena, nejsou pozorovány žádné negativní vlivy. Stavby dokonce přitahují mořský život a efektivně vytvářejí umělý útes.
V lednu 2013 se ukázalo, jak důležitou roli hraje úpravna pro tuto oblast, poněvadž dodávky vody z ostatních zdrojů nedokázaly kvůli jejich poškození povodněmi pokrýt potřebu vody. V tu chvíli začala fungovat Gold Coast Desalination Plant na 100 % a bylo vidět, že ji lze využít nejen v dobách sucha. Pro Austrálii tak mají úpravny nezávislé na podnebí stále větší význam.
Obr. 3: Tlakové nádoby s membránami pro reverzní osmózu (Seqwater‚ n.d.)
Obr. 4: Pohled na úpravnu vody Gold Coast Desalination Plant (Seqwater‚ n.d.)
Zdroje:
Flowserve. DWEER™ Dual Work Exchange Energy Recovery [online]. [cit. 2013-05-15]. Dostupné z: http://www.flowserve.com/Products/Energy-Recovery-Devices/Work-Exchangers/DWEER/ci.DWEER-Dual-Work-Exchange-Energy-Recovery,en_US.standard--------
National Centre of Excellence in Desalination Australia‚ 2013. Desal plant providing critical drinking water supplies during Queensland floods [online]. 31. Jan. 2013 [cit. 2013-05-16]. Dostupné z: http://desalination.edu.au/2013/01/desal-plant-providing-critical-drinking-water-supplies-during-queensland-floods/
Seqwater. Gold Coast Desalination Plant Tour [online]. [cit. 2013-05-15]. Dostupné z: http://www.seqwater.com.au/public/virtual-tours/pdf/GoldCoast_Desalination_Plant_Script_Sheet.pdf
Veolia Water. Gold Coast Desalination Plant, Queensland [online]. [cit. 2013-05-16]. Dostupné z: http://www.veoliawater.com.au/veoliawater/contracts-projects/queensland-desalination.htm
water-technology.net. Gold Coast Desalination Plant, Queensland, Australia [online]. [cit. 2013-05-16]. Dostupné z: http://www.water-technology.net/projects/gold-coast-plant/
Žádné komentáře:
Okomentovat